【正文】 可確定報(bào)站時(shí)刻，達(dá)到準(zhǔn)確自動(dòng)的目的。以 AT89C51 為 CPU（ Central Processing Unit，中央處理器）在中斷處理程序中對(duì)外來脈沖計(jì)數(shù)，利用 ISD4004輸出語(yǔ)音。系統(tǒng)完成后就可以上機(jī)調(diào)試，使用時(shí)可用配套的燒寫器將站與站之間的距離寫入單片機(jī)內(nèi)，如果不知道距離可以在機(jī)上采用手動(dòng)方式輸入，使裝置處于輸入狀態(tài)，出站時(shí)按下錄入鍵，到站時(shí)按下確定鍵，就可以將站與站之間對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入單片機(jī)。使用中如果出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，采用手動(dòng)調(diào)整即可。該方式應(yīng)用 89C51單片機(jī)的高速計(jì)數(shù)器端口進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，以距離來控制報(bào)站時(shí)刻，首次實(shí)現(xiàn)了模糊控制，改變現(xiàn)有設(shè)備的不足。做到簡(jiǎn)單實(shí)用自動(dòng)化程度高。傳感器在車路 上的應(yīng)用極大的提高了設(shè)備功能。但是在改變線路或者增加站臺(tái)等情況時(shí)，修改程序比較復(fù)雜，尤其是 遇到突發(fā)狀況時(shí)司機(jī)的任何解決突發(fā)狀況的方法都將使該系統(tǒng)不能正常運(yùn)作，目前該系統(tǒng)在實(shí)際中使用較少。 為了解決 GPS 在惡劣環(huán)境無法準(zhǔn)確全自動(dòng)報(bào)站的缺點(diǎn)。因此市 我們提出了基于 ZigBee 無線通信的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) .通過下面的這個(gè)表 .可以看出本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) : 表 1－ 1 各種無線通信報(bào)站系統(tǒng)的比較 報(bào)站方式 可靠性 精度 語(yǔ)音和顯示報(bào)站 價(jià)格 監(jiān)控車路運(yùn)行請(qǐng)況 缺點(diǎn) 人工報(bào)站 差 差 有 便宜 無 大多為手工操作，需要司機(jī)在進(jìn)站時(shí)操作，分散了司機(jī)的注意力，留下安全隱患。 GPS 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 好 準(zhǔn)確 有 昂貴 有 由于車路站臺(tái)很多分布在高樓大廈林立的街道，加上陰天雨天，極大的影響了GPS 的效果 . 基于電磁波理論的車路自動(dòng)報(bào)站 可靠性沒有實(shí)際驗(yàn)證 準(zhǔn)確 有 昂貴 無 鋪設(shè)價(jià)格昂貴，其可靠性也沒有實(shí)際驗(yàn)證，現(xiàn)在只有部分專家支持，并沒有實(shí)際使北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 用。 基于 ZigBee無線通信的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 好 準(zhǔn)確 有 便宜 有 目前應(yīng)用前景最好 . 開發(fā)意義 本產(chǎn)品主要 是針對(duì)公交系統(tǒng)，地鐵系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠提供自動(dòng)報(bào)站，溫馨提示， LCD顯示，測(cè)量車內(nèi)氣溫等功能。 它可以大大降低司乘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使司機(jī)更專注的開車，使乘客得到更好的乘車環(huán)境。因此該產(chǎn)品在 公交系統(tǒng)，軌道交通等領(lǐng)域具有很好的市場(chǎng)前景和應(yīng)用前途 , 該系統(tǒng)具有體積小，功能強(qiáng)，功耗低，實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可作為城市智能公交系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分。對(duì)于提高城市交通智能化和信息化具有重要意義。 本系統(tǒng) 智能報(bào)站 系統(tǒng)在硬件上需要一個(gè) 溫度傳感器 ，需要一個(gè)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。這兩個(gè)模塊在周立功 單片機(jī)發(fā)展 有限公司 提供的 EasyARM1138 開發(fā)套件上都配有。 同時(shí)板上提供了 USB 電源供電，且支持串口通訊， 這樣就可以實(shí)現(xiàn)終端PC 機(jī)的遠(yuǎn)程通訊。根據(jù)根據(jù)以上分析可以判定硬件部分是可行的。 周立功 單片機(jī)發(fā)展有限公司 提供了 IAR Embedded Workbench for ARM 軟件開發(fā)工具和 LM LINK 仿真器，這樣就解決了軟件的調(diào)試，程序下載問題。我們采用的操作系統(tǒng)是開源而實(shí)時(shí)的μ C/OS－Ⅱ ，在網(wǎng)上很容易就能找到源碼。我們只要對(duì)它簡(jiǎn)單進(jìn)行裁剪就可以拿來用。在軟件上，我們覺得最大的難度是對(duì)寄存器和外 圍模塊的配置與初始化，幸好周立功 單片機(jī)發(fā)展有限公司 那邊提供了一套實(shí)驗(yàn)教程，里面詳細(xì)的介紹如何初始化寄存器和外圍模塊等等，這樣大大提高了我們的工作效率。 從軟硬件兩方面的分析可以看出，本系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)成熟，從成本、環(huán)境與社會(huì)預(yù)期效益等多種角度考慮，都是可行的。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 2 功能描述與 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 功能描述 總述 :基于 ZigBee 車路自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，是一套多功能的嵌入式電子產(chǎn)品 ,它可以大大降低司乘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使司機(jī)更專注的開車 ,并可在各種惡劣的環(huán)境下準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的自動(dòng)報(bào)站、顯示站名。 車載設(shè)備安裝于公交 車上，其工作環(huán)境比較惡劣，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也有一定的要求，本系統(tǒng)采用工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)固化于存儲(chǔ)器中，其可靠性高、成本低、體積小、功耗低。嵌入式系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在車輛與交通工程中的應(yīng)用是其中一個(gè)重要的方面。將嵌入式設(shè)備作為車載終端應(yīng)用于智能公交系統(tǒng)，使車載終端設(shè)備具有更高的智能性、穩(wěn)定性和擴(kuò)展性，從而建立起全方位、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、高效的智能交通系統(tǒng)。 具體功能如下 : a) 當(dāng)公交車到達(dá)站臺(tái)時(shí) ,實(shí)行高精度自動(dòng)報(bào)站 , 自動(dòng)報(bào)出車輛所在站名，以及服務(wù)用語(yǔ) ,同時(shí) LCD 大屏顯示到達(dá)站臺(tái)的信息。 b) 如遇急轉(zhuǎn)彎等特殊情況，司機(jī)可以通過旁邊的控制面板上的按鈕，播報(bào)提醒語(yǔ)音來提醒乘客需要注意的事項(xiàng)。 c) 在車輛行駛過程中且空閑時(shí)（即沒有到達(dá)站臺(tái)時(shí)） ,LCD 大屏顯示廣告內(nèi)容。 d) 采用自動(dòng) +手動(dòng)的方式報(bào)站， 如遇到 ZigBee 通訊模塊出現(xiàn)故障時(shí)，公交車不會(huì)自動(dòng)報(bào)站的情況，司機(jī)可以通過旁邊的控制面板播報(bào)本站信息。 e) 在車輛行駛過程， LED1 屏為司機(jī)所用，顯示 本車站 現(xiàn)在位于第幾個(gè)站，LED2 屏顯示車內(nèi)溫度 f) 乘客下車請(qǐng)求，乘客可以通過按下 車上的 按鈕，在司機(jī)旁邊發(fā)出的蜂鳴聲提醒司機(jī)本站有乘客 要求 下車。 板上自帶 按鍵 功能 說明： a) 板上自帶的 LED1 為系統(tǒng)運(yùn)行指示燈 ,系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) ,此燈會(huì)閃爍 , b) 板上自帶的 LED2 為乘客下車指示燈 ,當(dāng)有乘客按下車按鍵時(shí) ,此燈會(huì)閃爍 , c) 板上自帶的 LED3 為公交線路的上下行指示燈 ,燈亮為上行 ,燈暗為下行 . d) 板上自帶的 KEY1 為公交線路的上下行切換按鍵 e) 板上自帶的 KEY2 為乘客下車請(qǐng)求按鍵 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 如圖 21 所示： 圖 21 開發(fā)板 控制面板按鍵功能說明： a) 控制面板上的 CKEY1 為播報(bào)下一站 , b) 控制面板上的 CKEY2 為播報(bào)上一站 , c) 控制面板上的 CKEY3 為重復(fù)播報(bào)本站 , d) 控制面板 上的 CKEY4， CKEY5,CKEY6 為不同的溫馨提示信息 . 控制面板如圖 22 所示： 復(fù)位鍵 乘客下車請(qǐng)求按鍵 線路上下行切換按鍵 系統(tǒng)運(yùn)行指示燈 乘客下車請(qǐng)求指示燈 線路上下行指示燈 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 圖 22 控制面板 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本車路報(bào)站系統(tǒng)共分成二 大 部分 : 站臺(tái)端 :在站點(diǎn)設(shè)立一個(gè) ZIGBEE模塊 .每隔一定時(shí)間 發(fā)射一次該站的地址信號(hào)幀 . 車載端 :a).交通工具上有一個(gè) 多功能自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)終端 ,由 ZigBee通信模塊 , 語(yǔ)音模塊 , LCD顯示模塊 , LED數(shù)碼管模塊 , 控制面板模塊組成，接受來自站臺(tái)發(fā)出的站臺(tái)信息。 b).當(dāng)交通工具行駛到站臺(tái)發(fā)射模塊的作用半徑時(shí) , 車載端的 ZIGBEE 模塊 會(huì)自動(dòng)接收到站臺(tái) ZIGBEE 模塊發(fā)來的信息并進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)提交給 EASY1138,EASY1138 接收到來自己 ZIGBEE 模塊的信號(hào)后，從語(yǔ)音模塊的存儲(chǔ)器是提取音頻 ,并通過音頻模塊播報(bào)出來；同時(shí)調(diào)用顯示屏 ,顯示車路信息。當(dāng)車載端或站臺(tái)端出現(xiàn)故障時(shí) ,導(dǎo)致 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)終端無法接收到信號(hào) .可能會(huì)導(dǎo)致漏報(bào) ,本系統(tǒng)設(shè)置了控制面板模塊 ,司機(jī)可以人工手動(dòng)進(jìn)行報(bào)站 ,方式和自動(dòng)報(bào)站是一樣的，只不過 EASY1138 接收的是來自控制面板的信號(hào) . c).在交通工具正常行駛的過程中 ,因?yàn)闆]有接收到 ZIGBEE 的信號(hào) ,本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn) 入廣告的顯示。主要是通過操作系統(tǒng)直接調(diào)用廣告顯示任務(wù) .播報(bào)下一站 播報(bào)上一站 重復(fù)報(bào)站 溫馨提示按鈕 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)中有兩組 LED 數(shù)碼管，分別用于顯示溫度和顯示現(xiàn)在的站數(shù)，溫度傳感器模塊來自 1138 板，同時(shí)設(shè)置了看門狗，以防系統(tǒng)出現(xiàn)跑飛現(xiàn)象，確保穩(wěn)定性。 系統(tǒng)功能圖和站臺(tái)與車載端通信圖分別如圖 2圖 24 所示： 圖 23 系統(tǒng)功能框圖 圖 24 站臺(tái)與車載端通信圖 站臺(tái) 端ZIGBEE 模塊 車載端ZIGBEE 模塊 11 2 3 1－站臺(tái) ZigBee 發(fā)出網(wǎng)路信標(biāo)幀 2－車載 端收到信標(biāo)幀并回復(fù) 3－站臺(tái)收到回復(fù)將終端加入網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送 本站臺(tái)信息 基于 ZigBee的多功能自動(dòng)報(bào)站 系統(tǒng)終端 ZigBee通信模塊 語(yǔ)音模塊 控制面板模塊 LCD顯示模塊 LED數(shù)碼管模塊 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 3 開發(fā)環(huán)境介紹及硬件選型 開發(fā)環(huán)境介紹 IAR Embedded Workbench for ARM（簡(jiǎn)稱 IAR EWARM）是一個(gè)針對(duì) ARM 處理器的集成開發(fā)環(huán)境，它包含項(xiàng)目管理器、編輯器、 C/C++編譯器和 ARM 匯編器、連接器 XLINK和支持 RTOS 的調(diào)試工具 CSPY。在 EWARM 環(huán)境下可以使用 C/C++和匯編語(yǔ)言方便地開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序。比較其他的 ARM 開發(fā)環(huán)境， IAR EWARM 具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點(diǎn)。 硬件介紹 下面詳細(xì)介紹一下各個(gè)模塊： 開發(fā)板簡(jiǎn)介 ? 32位 ARM Cortex?M3內(nèi)核（ ARM v7M架構(gòu)） ? 兼容 Thumb的 Thumb2指令集，提高代碼密度 25%以上 ? 50MHz運(yùn)行頻率， DMIPS/MHz，加快 35%以上 ? 64KB單周期 Flash, 16KB單周期 SRAM ? 內(nèi)置可編程的 LDO輸出 ～ ，步進(jìn) 50mV ? 支持位操作，最大限度使用內(nèi)存，并提供創(chuàng)新的外設(shè)控制 ? 內(nèi)置系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器（ SysTick），方便操作系統(tǒng)移植 ? 7組 GPIO，可配置為輸入、輸出、開漏、弱上拉等模式 ? 4個(gè) 32位 Timer，每個(gè)都可拆分為 2個(gè)獨(dú)立的 16位子定時(shí)器 ， 具有定時(shí)、捕獲、PWM、 RTC等豐富功能 ? 3路全雙工 UART，位速率高達(dá) ， 16單元接收 FIFO 和發(fā)送 FIFO，支持串行紅外協(xié)議（ IrDA SIR） ? 2路 SSI，兼容 Freescale SPI、 MICROWIRE、 Texas Instruments 串行通信協(xié)議，位速率高達(dá) 25Mbps ? 6路 16位 PWM，通過 CCP管腳能產(chǎn)生高達(dá) 25MHz的方波 ? 8通道 10位 ADC，采樣速率可達(dá) 1M/s，附帶溫度傳感器 ? 內(nèi)置看門狗定時(shí)器（ WatchDog Timer），確保芯片可靠運(yùn)行 ? 5只 LED指示燈 ? 3只 KEY ? 1只交流蜂鳴器，可演奏動(dòng)聽樂曲，如《梁?！? ? GPIO插針間距正好為 2021mil()，很容易插接在萬(wàn)用板 或其它自制的電路板上，為教學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了極大方便 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 ? 僅需插入一根 USB電纜就能實(shí)現(xiàn)“三合一”功能： 5V供電、程序下載與在線仿真、 UART串行通信 ZY17120 是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司在 2021 年新推出的一款優(yōu)質(zhì)、高集成度、單片多信息的，可以適用于多種電子系統(tǒng)的語(yǔ)音錄放模塊，該芯片是 ZY1420 語(yǔ)音芯片的升級(jí)產(chǎn)品，它不僅具有 ZY1420 的所有優(yōu)良性能，如大容量的存儲(chǔ)器，消噪的麥克風(fēng)前置放大器，自動(dòng)增益調(diào)節(jié) AGC 電路，專用語(yǔ)音濾波電路，高穩(wěn)定性的時(shí)鐘震蕩電路和語(yǔ)音處理電路，而且提供多項(xiàng)新功能，如多條信息管理，兩種操作模式（按鍵操作模式和 SPI 操作模式），靈活的分段錄放音控制，音量控制以及擦除等功能，并且在音質(zhì)、錄音時(shí)間長(zhǎng)度等方面也都有了很大的改善，可以在 ～ 的寬電壓范圍內(nèi)保持最優(yōu)化工作。除此以外， ZY17120 使用模擬處理存儲(chǔ)方式，音頻數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在固體存儲(chǔ)器中無須數(shù)字壓縮，提供更優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音和音樂再現(xiàn)，沒有常見的 背景噪音，且電路斷電后語(yǔ)音內(nèi)容不會(huì)丟失。語(yǔ)音信號(hào)可通過兩個(gè)獨(dú)立的輸入通道與 ZY17120 相連，即差動(dòng)麥克風(fēng)輸入通道和單端模擬輸入通道。對(duì)于輸出， ZY17120 同時(shí)提供脈寬調(diào)制 D 類揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和獨(dú)立的模擬輸出。 PWM 輸出能直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 8Ω揚(yáng)聲器或典型的蜂音器，同時(shí)獨(dú)立的模擬輸出可配置為一個(gè)單端電流或電壓輸出以驅(qū)動(dòng)外部放大器。 在 SPI 模式時(shí)，用戶通過串行接口能完全控制對(duì)器件的操作。這包括通過指定操作的起始地址和終止地址隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器陣列內(nèi)部的任何存儲(chǔ)單元。 SPI 模式也允許訪問模擬通道配置寄存 器（ APC），該寄存器允許對(duì)音頻通道、輸入、輸出和混合進(jìn)行靈活配置。利用 ZY17120 的各個(gè)功能，設(shè)計(jì)者可以在高端產(chǎn)品中靈活的進(jìn)行語(yǔ)音控